借助虚拟现实的无人机机械臂空中作业系统及其控制方法与流程

文档序号:12270198阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种借助虚拟现实的无人机机械臂空中作业系统,其特征在于,它由无人机部分和地面站部分组成;其中,

所述无人机部分包括三轴自稳云台、摄像头、无人机图传模块、无人机数传模块、机械臂、机载计算机;所述地面站部分包括虚拟现实眼镜、地面站数传模块、地面站图传模块、机械臂操作模块、地面站计算机。

所述摄像头固定于三轴自稳云台末端,用于采集机械臂运动环境图像,并将图像信息发送给无人机图传模块;

所述三轴自稳云台用于维持摄像头指向稳定;

所述无人机图传模块接收摄像头发送的图像信息,并将图像信息发送给地面站图传模块;

所述地面站图传模块将接收到的视频信息发送给地面站计算机;

所述虚拟现实眼镜包含视频显示器和头部姿态测量模块;

所述头部姿态测量模块包括加速度计、陀螺仪和磁力计,用于实时测量头部姿态信息,并将头部姿态信息发送给地面站计算机,地面站计算机将头部姿态信息传递给地面站数传模块;

所述机械臂操作模块发送机械臂操作指令给地面站计算机,地面站计算机将机械臂操作指令解算为机械臂控制指令,并将机械臂控制指令发送给地面站数传模块;

所述地面站数传模块将接收到的头部姿态信息与机械臂控制指令发送给无人机数传模块;

所述无人机数传模块将接收到的头部姿态信息与机械臂控制指令发送给机载计算机;

所述机载计算机将接收到的头部姿态信息解算为三轴自稳云台的云台控制指令,并将云台控制指令发送给三轴自稳云台,从而改变三轴自稳云台的姿态,机载计算机将接收到的机械臂控制指令发送给机械臂,改变机械臂的姿态;

所述地面站计算机将接收到的视频信息发送给视频显示器进行实时显示。

2.利用权利要求1所述的借助虚拟现实的无人机机械臂空中作业系统的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)人戴上虚拟现实眼镜之后,虚拟现实眼镜测量到的头部转动信息通过SDK传入地面站计算机;

(2)机械臂操作模块的XY方向偏差操控量传入地面站计算机;

(3)在地面站计算机中,该头部转动测量值作为PID控制器的设定值,通过计算该设定值和当前云台角度的差值,通过PID控制器计算云台旋转控制量的值;

(4)在地面站计算机中,云台旋转控制量和机械臂XY操纵量通过串口发送程序将其转为十六进制数据流,加上数据头和校验位成为数据包,发送给地面站数传模块;

(5)地面站数传模块将数据包发送给无人机数传模块;

(6)机载计算机通过无人机数传模块获得数据包,获得云台旋转控制量和机械臂XY操纵量;

(7)机载计算机将该云台旋转控制量和机械臂XY操纵量生成对应的PWM波,发送给三轴自稳云台和机械臂;

(8)三轴自稳云台上的电机和机械臂上的舵机旋转,达到操纵员指定的位置;

(9)摄像头被三轴自稳云台带动旋转,视频流发送给无人机图传模块;

(10)无人机图传模块将视频流发送给地面站图传模块,进而传输给地面站计算机;

(11)地面站计算机获得视频流,在窗口中播放,通过屏幕复制模式将视频输入虚拟现实眼镜。

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